Первыми ктиторами обители стали братья Иван и Алексей Красильниковы – почётные граждане Севастополя, занимавшие в разные годы пост головы города. Благодаря их финансовой помощи удалось быстро возобновить богослужения в Климентовской церкви. С учреждением самостоятельной Таврической епархии (16 ноября 1859 г.) при епископе Таврическом и Симферопольском Алексии (Ржаницыне) и настоятелях-иеромонахах Ефреме и Виссарионе, известных «усердным сбором доброхотных подаяний для поддержания киновии», на средства, изысканные московским почётным гражданином Иваном Ивановичем Четвериковым, и пожертвования московского купца А. Милюшина были организованы широкомасштабные работы по восстановлению и благоустройству обители. В 1863 г. архитектором К. Вяткиным была составлена смета на строительство настоятельского корпуса с домовой церковью, освящённой 13 августа 1867 г. во имя Святой Троицы. Реставрацией пещерных храмов занимался московский художник, член Московского археологического общества и Общества любителей духовного просвещения, знаток христианских древностей Крыма Д.М. Струков; он написал иконы для нового цинкового золочёного иконостаса пещерного Климентовского храма, выполненного академиком исторической живописи Виктором Доримедонтовичем Фартусовым; 25 ноября 1867 г. храм был освящён епископом Алексием (Ржаницыным). В том же году были расчищены и отреставрированы ещё два древних храма, один из которых освящён епископом Алексием (Ржаницыным) во имя св. Мартина, другой – 2 июня 1900 г. епископом Николаем (Зиоровым) во имя апостола Андрея Первозванного. По проекту Д.М. Струкова были сооружены знаменитые инкерманские балкончики, «висящие над бездной» (один большой и два малых), установлены колокола весом 79 пудов 30 фунтов, 29 пудов 26 фунтов, 10 пудов, 2 пуда и малые колокола весом 30, 20 и 10 фунтов (Государсввтенный архив города Севастополя). Как утверждали современники, перезвон был слышен на кораблях, стоящих на рейде, и даже в Севастополе. Д.М. Струков архитектурно оформил источник священномученика Климента в виде невысокой стены с нишей и фронтоном, увенчанным золочёным крестом. Согласно преданию, на этом месте явился Господь в виде Агнца. Источник, почитавшийся не только христианами, но и местными мусульманами – татарами, ежесуточно давал до 1600 л воды. В конце 1960 гг. при добыче известняка была перерезана питавшая его водоносная жила, в результате чего источник иссяк. В 1868 г. указом императора Александра II монастырская киновия была наделена землёй (256 десятин); в районе деревни Ай-Тодор, недалеко от деревни Шулю (ныне село Терновка), был выделен участок леса с руинами древнего храма, где была устроена лесная дача с молитвенным домом. Между 1910 и 1912 гг. здесь был построен и освящён храм в честь Преображения Господня. В 1875 г., при настоятеле иеромонахе Мефодии (Насонове), завершилось строительство железной дороги Харьков-Лозовая-Севастополь, которая прошла по территории киновии, что облегчило доступ к прославленной древней обители паломникам и путешественникам, для которых в 1896 г. у подножия скалы была сооружена двухэтажная 24-местная гостиница.